计算机系统结构全套课件-第2章-计算机指令集结构.pptxVIP

计算机系统结构

全套精品课件;;2.1指令集结构的分类

2.2寻址技术

2.3指令集结构的功能设计

2.4操作数的类型、表示和大小

2.5指令集格式的设计

2.6DLX指令集结构;2.1指令集结构的分类;1.CPU中用来存储操作数的存储单元主要有：

2.指令中的操作数可以显式给出，也可以隐式地给出。

3.CPU对操作数的不同存取方式;?

;4.根据CPU内部存储单元类型进行分类，可以分为;C=A+B表达式在这三种类型指令集结构上的实现方法;三种类型指令集结构的优缺点;2.1.2通用寄存器型指令集结构的分类;3.两种主要的指令特性能够将通用寄存器指令集结构

（GPR）进一步细分

(1)ALU指令到底有两个或是三个操作数？

◆有三个操作数的指令：两个源操作数

一个结果操作数;◆有两个操作数的指令：一个操作数既作为源操

作数，也作为目的操作数。

(2)在ALU指令中，有多少个操作数可以用存储器来寻

址，也即有多少个存储器操作数？

一般来说，ALU指令有0～3个存储器操作数。

;?

;(3)通用寄存器指令集结构进一步细分为三种类型：;指令集结构类型

;2.2寻址技术;寻址方式

;3.寻址方式使用情况统计结果

（VAX指令集结构的机器：gcc、Spice和Tex基准程序）;4.各种偏移量字段大小的使用情况

寄存器－寄存器型指令集结构的机器上（MIPS）

◆运行SPECint92基准程序集

（compress、espresso、eqntott、gcc、li）

◆运行SPECfp92基准程序集

（dudoc、ear、hydro2d、mdljdp2、su2cor）;;◆程序所使用的偏移量大小分布十分广泛；

◆较小的偏移量和较大的偏移量均占有相当大的比例；

◆将偏移量字段的大小设置为12～16位。这种长度可

以支持上述75％～99％基于偏移寻址方式的数据访

问中偏移量大小的表示。

;5.在一种Load/Store型指令集结构上，一些指令使用

立即值寻址方式的频率。;;;操作类型

;2.一种指令集结构中的指令到底要支持哪些类型的

操作？

(指令集结构功能设计问题)

两种截然不同的方向：

◆复杂指令集计算机（CISC）

强化指令功能，实现软件功能向硬件功能转移。

◆精简指令集计算机（RISC）

尽可能地降低指令集结构的复杂性，以达到

简化实现，提高性能的目的。

当今指令集结构功能设计的一个主要趋势。;2.3.1CISC指令集结构的功能设计

CISC结构追求的目标：

强化指令功能，减少程序的指令条数，以达到

提高性能的目的。

增强指令功能主要是从如下几个方面着手：

1.面向目标程序增强指令功能;2.面向高级语言和编译程序改进指令系统

(1)增加对高级语言和编译系统支持的指令功能

◆对源程序中各种高级语言语句进行使用频

度的统计与分析，对于使用频度高的语句，

可以设置专门的指令或采取措施增加相应

令的功能，以提高其编译速度和执行速度。

◆从面向编译程序，尤其是从优化代码生成

的角度进行考虑，增加指令集结构的规整

性来改进指令系统。;规整性：没有或尽可能减少例外的情况和特殊的

应用，以及所有运算都能对称、均匀地

在存储器单元或寄存器单元之间进行。

;◆直接执行型高级语言机器

高级语言就作为机器语言，直接由硬件或

固件对高级语言源程序的语句逐条进行解释以

执行它。

3.面向操作系统的优化实现改进指令系统

?操作系统的实现在很大程度上取决于体系结

构的支持。

(1)主要表现在对以下方面的支持;中断处理

进程管理

存储管理和保护

系统工作状态的建立与切换;2.3.2RISC指令集功能的设计

1.CISC结构存在的缺点;(4)CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很

复杂的操作，因而运行速度慢。

(5)在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功

能不均衡性，不利